第六讲汽温自动控制系统

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1、第三节 汽温自动控制系统 1、过热气温自动控制系统 2、再热气温自动控制系统西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277一、过热蒸汽温度控制的意义与任务 o锅炉过热蒸汽温度锅炉过热蒸汽温度是影响锅炉生产过程安全性和经济性的重要参数。o现代锅炉的过热器是在高温、高压的条件下工作，过热器出口的过热蒸汽温度是全厂整个汽水行程中工质温度的最高点全厂整个汽水行程中工质温度的最高点，也是金属壁温的最高处。o过热器采用的是耐高温、高压的合金钢材料，过热器正常运行时的温度已接近材料所允许的最高温度接近材料所允许的最高温度。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87

2、488277过热蒸汽温度过高或过低都是生产过程所不允许o如果过热蒸汽温度过高过高，容易烧坏过热器，也会使蒸汽管道、汽轮机内某些零部件产生过大的热膨胀变形而毁坏，影响机组的安全运行；o如果过热蒸汽温度过低过低，将会降低全厂的热效率，一般蒸汽温度每降低510，热效率约降低1，不仅增加燃料消耗量，浪费能源，而且还将使汽轮机最后几级的蒸汽湿度增加，加速汽轮机叶片的水蚀。o过热蒸汽温度降低降低还会导致汽轮机高压部分级的焓降减小，引起各级反动度增大，轴向推力增大，也对汽轮机的安全运行带来不利。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277过热蒸汽温度的控制任务o为了保证过热蒸汽的

3、品质和生产过程的安全性、经济性，过热蒸汽温度必须通过自动化手段加以控制。o过热蒸汽温度的控制任务是：维持过热器出口蒸汽温度在生产允许的范围内，一般要求过热蒸汽温度的偏差不超过额定值偏差不超过额定值(给定值给定值)的的+5-10。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277二、过热蒸汽温度的影响因素 o (1)锅炉负荷o随着锅炉负荷的变化，其辐射吸热面和对流吸热面的吸热比例也会随之变化。o例如：布置在对流吸热区的过热器，其出口蒸汽温度一般随负荷的上升而上升，而布置在辐射吸热区的过热器则具有相反的汽温特性。o在单元制机组中，锅炉负荷和机组负荷是一致的。o 西北电力职工培

4、训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277(2)过剩空气系数o锅炉过剩空气系数增大，将引起对流吸热面吸热增大，布置在对流吸热区的过热器出口蒸汽温度上升。o 西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277(3)炉膛火焰中心o对四角布置燃烧器的锅炉来说，如果投入运行的磨煤机台数或组合发生变化或火嘴摆动倾角变化，都将引起炉膛火焰中心变炉膛火焰中心变化化，火焰中心上移将导致炉膛出口烟气温度上升，势必引起对流吸热面吸热量增加。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277其他因素o燃煤煤质的改变、煤粉细度的改变、锅炉受热面的清洁程燃煤煤

5、质的改变、煤粉细度的改变、锅炉受热面的清洁程度度等因素也会对过热蒸汽温度产生影响，但是这些因素对蒸汽温度的影响相对较弱；且在线实时测量不易实现。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277三、过热蒸汽温度的控制手段 o 在锅炉设计时，一般总是使额定负荷下过热蒸汽温度高于汽温的额定值。o 一般而言，中压锅炉其额定负荷下过热蒸汽温度比额定值高2540；高压锅炉过热蒸汽温度比额定值高4060 。o 需要采用适当的减温方式改变过热器入口的蒸汽温度，从而控制出口的过热蒸汽温度。o 改变过热器人口蒸汽温度有喷水式减温和表面式减温喷水式减温和表面式减温两类方法。现代大型锅炉最常采

6、用的是喷水减温喷水减温方法。 西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277喷水减温简单而有效的手段o从理论上来讲，在过热蒸汽内喷水将引起熵增，会导致系统作功能力(即机组循环效率)下降，但是为了维持机组的安全运行，又是最为简单而有效的手段简单而有效的手段，因而被广泛采用。o对采用喷水减温器的过热蒸汽温度控制系统，有的机组只采用一级减温，这种系统比较简单。o因被控对象在基本扰动下的迟延时间太长，往往在机组负荷变动等扰动下蒸汽温度偏差较大。目前大多数机组都采用二级喷水减温控制方式二级喷水减温控制方式。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277

7、二级喷水减温的过热蒸汽温度控制系统o从锅炉出口蒸汽温度的调节效果来考虑，则一级减温相当于粗粗调调，二级减温相当于细调细调。o对于每级减温控制系统，最常见的典型组态都采用串级控制系串级控制系统统，控制器采用PID规律，二级减温器入口蒸汽温度定值随负荷改变，锅炉出口蒸汽温度为定值控制。o有的控制系统设计考虑了机组负荷等前馈信号机组负荷等前馈信号。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277四、过热蒸汽温度控制系统的基本结构与工作原理 o采用二级喷水减温控制方式。o过热器设计成两级喷水减温方式，除可以有效减小过热蒸汽温度在基本扰动下的纯迟延，改善过热蒸汽温度的调节品质外，

8、第一级喷水减温述具有防止屏式过热器超温、确保机组安全运行的作用。o锅炉汽包产生的蒸汽经顶棚过热器、后烟道侧墙管等加热后，在立式低温过热器出口联箱后汇集在一根管道，经一级喷水减温器后分A、B侧进入屏式过热器。在后屏过热器出口联箱后又汇集在一根管道，经二级喷水减温器后进入未级过热器。最后，在末级过热器出口联箱后由一根主蒸汽管道送至汽轮机高压缸入口。 西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277o过热减温器喷水由锅炉主给水泵出口引来，就地分成两路，分别经各自的减温水流量测量孔板、气动隔离阀、气动调节阀和电动隔离阀后送往一、二级喷水减温器。o电动隔离阀和气动隔离阀除电动隔离

9、阀和气动隔离阀除可由运行人员在OIS上手动开关外，当对应的调节阀稍微开启后电动隔离阀将自动联锁打开；锅炉MFT后自动联锁关闭。当对应的调节阀稍微开启、且相应的电动隔离阀打开时，气动隔离阀将自动联锁打开；当对应的调节阀全关后自动联锁关闭。o本机组过热器一、二级喷水减温器的控制目标控制目标是在机组不同负荷下维持锅炉二级减温器人口和二级过热器出口的蒸汽温度为给定值。西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-874882771一级减温控制系统o是在一个串级双回路控制系统的基础上，引入前馈信号和防超温保护回路而形成喷水减温控制系统。o 主回路的被控量主回路的被控量为二级减温器入口的蒸汽温度

10、，它由一个温度测点测得，并送入主回路与其给定值进行比较，形成二级减温器入口蒸汽温度的偏差信号。图722过热器一级减温控制系统 西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277一级减温喷水调节阀图722过热器一级减温控制系统 o主回路的给定值主回路的给定值由代表机组负荷的主蒸汽流量信号经函数器f(x)产生，运行人员在OIS上可对此给定值给予正负偏置。o主回路的控制主回路的控制由PID1和SMITH预估器互相切换形成。两者只能有一个起控制作用，它们是由工程师在EWS上设定组态软件中的开关来选择的，运行人员无法干涉。o主回路控制器接受二级减温器入口蒸汽温度偏差信号，经控制运算

11、后其输出送至副回路。 西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277o 副回路的被控量为一级减温器出口的蒸汽温度。同样，它也由一个温度测点测得，并送入副回路与其给定值进行比较，形成一级减温器出口蒸汽温度的偏差信号。o副回路的给定值是由主回路控制器的输出与前馈信号叠加形成。o副回路采用PID2调节器，它接受一级减温器出口蒸汽温度的偏差信号，其输出与防超温保护回路输出叠加后经手动自动站去控制一级喷水减温器 西北电力职工培训中心动力系热工自动化教研室刘晓谦029-87488277前馈信号o系统引入的前馈信号有机组负荷、送风量、喷燃器火嘴倾角等外扰信号。o这些扰动信号会引起过